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激光多普勒的工作原理解析

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:多普勒频移是波的普遍特性,包括声波在内的机械波以及包括光波在内的电磁波都会产生这种形式的频移。由于激光具有非常好的单色性、极高的频率以及良好的频率稳定性,使得多普勒频移相对于机械波更容易实现高精度、高运动速度检测,因此特别适用于上述气体和液体运动速度的精确测量。目前,激光多普勒频移技术已广泛应用于天文学、流体力学、空气动力学、燃烧学、生物医学以及工业生产中的速度测量及其他相关测量领域中。

激光多普勒的工作原理解析

1842年奥地利科学家Doppler、Christian Johann 首次发现,任何形式的波传播,由于波源、接收器、传播介质或散射体的运动,会使接收到的波频率发生变化,此现象称为多普勒效应(Doppler Effect),也称作多普勒频移。多普勒频移是波的普遍特性,包括声波在内的机械波以及包括光波在内的电磁波都会产生这种形式的频移。例如,当火车靠近观察者时,观察者会听到更加尖锐的汽笛声,而当火车远离时,汽笛的音调会变得低沉;同理,由于宇宙在加速膨胀,我们所测量到的星体和星系发射的光谱也存在红移(频率变小)现象,天狼星伴星测得的红移,相当于由19 km/s 的远离地球速度所产生的多普勒频移。

1964年,Yeh 和Cummins 首先观察到水流中粒子的散射光有频移,证实了可用激光多普勒技术来确定液体流动速度,随后又有人利用该技术测量气体的流速。由于激光具有非常好的单色性、极高的频率以及良好的频率稳定性,使得多普勒频移相对于机械波更容易实现高精度、高运动速度检测,因此特别适用于上述气体和液体运动速度的精确测量。目前,激光多普勒频移技术已广泛应用于天文学、流体力学、空气动力学、燃烧学、生物医学以及工业生产中的速度测量及其他相关测量领域中。(www.xing528.com)

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